脑的进化过程一直不太明确，目前发现的最早的脑的雏形，是在腔肠动物水螅的口的周围，发现了一些富集的神经细胞，但在相对更进步的线形动物，如线虫或蛔虫体内，则没有发现类似的结构。目前发现的最早的脑形结构出现在扁形动物真涡虫体内，真涡虫的头部有分化出来的一部分神经细胞，充当了相当大量的信息处理功能，可以认为是最原始的脑。所有的脊椎动物都有形态明确，功能完备的脑，而且随着进化的延续，脑容量逐渐扩大，功能逐渐加强。鱼和两栖动物的脑都比较简单，而爬行动物的脑容量就扩大了很多，鸟类和有袋类的大脑上已经出现了简单的褶皱结构。在真兽类哺乳动物中，脑的结构更加复杂，且用于进行复杂计算的前额叶皮层迅速扩大，食肉目动物的前额叶相对面积达到食虫目的两倍，猴类又达到食肉目的两倍，而人又达到了猕猴的两倍。使得人类可以思考对于动物来说十分复杂的问题，情感也更加丰富。